La eutrofización en los lagos someros mediterráneos: aplicabilidad de la DMA y un caso de estudio experimental en mesocosmos
- Autores: Carmen Ferriol Gabarda
- Directores de la Tesis: Eduardo Vicente Pedrós (dir. tes.), María Rosa Miracle (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Camacho (presid.), María del Camino Fernández Aláez (secret.), WOUTER van de BUND (voc.)
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- Resumen
Este trabajo se centra en su mayor parte en el estudio de los efectos más directos de la eutrofización en los lagos someros mediterráneos y en el funcionamiento ecológico de este tipo de lagos cuando son sometidos a un incremento en la carga de nutrientes y a la presencia de peces. El trabajo también aborda el estudio de las metodologías más apropiadas para la evaluación de estos lagos mediante la aplicación de la Directiva Marco Europea del Agua (DMA). Este trabajo tiene dos secciones principales, siendo cada una parte de dos proyectos europeos que incluían lagos someros de distintas localidades europeas:(1) El proyecto SWALE que pretendía establecer las diferencias en el funcionamiento ecológico de los lagos someros sometidos a un experimento de eutrofización controlada en un gradiente latitudinal (6 lagos europeos). (2) El proyecto ECOFRAME cuyo objetivo era testar, en un total de 66 lagos de Europa, los parámetros indicadores que podrían ser utilizados para el control de la calidad de las aguas por la Directiva Marco del Agua (DMA). El trabajo de campo de cada proyecto se repitió dos veces, en 2 años consecutivos, de manera que los dos proyectos juntos tuvieron una duración de 4 años consecutivos. La metodología utilizada ha sido no solo observacional, sino que además se han realizado experimentos en mesocosmos “in situ” en los cuales se adicionaron distintas cantidades de nutrientes inorgánicos de P y N, además de diferentes densidades de un pez planctívoro Gambusia holbrooki. Estos mesocosmos sometidos a manipulación se contrastaron con mesocosmos control o no manipulados y con muestras del propio lago fuera de los mesocosmos. Los lagos elegidos para el estudio de la aplicabilidad de la DMA, fueron: la Laguna del Pozo de Prat de Cabanes-Torreblanca, la Albufera de Valencia, el Ullal del Baldoví, la Laguna de Cap de Terme, la Laguna Rini de Xeresa en la Reserva del Samaruc y la Charca Sur-Oeste del Hondo de Elche. Estos lagos someros tienen un origen y características similares y consisten en áreas de marjal a lo largo de la línea de costa mediterránea de la Península ibérica, área sometida a fuertes impactos antrópicos. El criterio de elección de estos lagos fue el gradiente trófico que presentaban. Los estudios limnológicos llevados a cabo en estos lagos, muestran que las diferencias observadas en el estado ecológico de las lagunas estudiadas son debidas a cambios en el estado trófico y en la hidrología, al parecer producidos por actividades antrópicas. Los cambios en la hidrología alteran la composición iónica de algunas de las lagunas estudiadas. Además del gradiente trófico, estas lagunas pueden clasificarse también según su salinidad, siendo la mayoría de ellas oligohalinas, excepto el Hondo y Cabanes que son mesohalinas. Se observa además una correlación muy significativa entre conductividad y salinidad en los valores medidos en estas lagunas, pero solo hay una relación significativa entre salinidad y alcalinidad en las lagunas oligohalinas. Por otro lado, la evolución estacional entre verano y otoño del fósforo total diferencia entre dos grupos de lagos, aquellos en los cuales el PT disminuye en otoño, y por otro, aquellos donde el PT aumenta; estas diferencias se pueden explicar por la mayor importancia de las aguas subterráneas en la alimentación de este segundo grupo de lagos. Las diferencias estacionales del DIN también diferencian las lagunas mesohalinas de las oligohalinas. Es por esto que la relación DIN:PRS tiende a aumentar de verano a otoño en los lagos más salobres, por el contrario, en los lagos considerados como oligohalinos, de verano a otoño, este cociente disminuye. Las medidas de la profundidad de visión del disco de Secchi (debido a que se trata de lagos muy someros) y el color del agua (por ser una variable no relacionada con el nivel trófico), en general resultaron irrelevantes en la aplicación de la DMA en este tipo de lagos. La diversidad o cuantificación periódica del número de especies de plantas acuáticas si resultó un buen indicador de la mejora o el empobrecimiento en la calidad de las aguas ya que las lagunas que mostraron un incremento en la eutrofia o deterioro en la calidad de sus aguas, fueron las que de un año a otro, perdieron mayor número de especies de macrófitos. Los indicadores demandados por la DMA, clorofila a, PT, NT y macrófitos, resultaron adecuados para evaluar el estado ecológico de estos lagos someros, pero el estudio de otras variables complementarias como son la clorofila del epifiton (porque su valor aumenta cuando aumenta el nivel de nutrientes), y las medidas de los sólidos en suspensión y de la extinción de la luz, pueden ayudar también en la caracterización del estado trófico de estos lagos someros. Estas variables además deben analizarse respecto de unas condiciones de referencia dentro del rango de valores que se da en una determinada región geográfica o latitud. La proliferación de índices de evaluación del estado ecológico y la calidad de las aguas está siendo muy extensa. En este trabajo, se han aplicado varios de estos índices y los resultados son más coincidentes entre índices en lagos con estados tróficos o de calidad ecológica más extremos que cuando los aplicamos a lagos con estados tróficos intermedios, en este último caso, los resultados son contradictorios. Por otro lado, el lago elegido para la realización de los experimentos del proyecto SWALE, fue una de las lagunas con abundante vegetación hidrófila, en forma de canal de situada en la Reserva del Samaruc en Xeresa. Los experimentos de tipo manipulativo en mesocosmos, mostraron que las adiciones semanales de N y P iguales y superiores a (5:0,5) mg/l de N y P, produjeron biomasas de fitoplancton medidas como clorofila a, muy elevadas (cercanas a 1000 ?g/l) que condujeron a una fase turbia y el decaimiento y eliminación de los macrófitos a la tercera o cuarta adición semanal, en cambio, las adiciones de N:P de (3:0,3) mg/l, no resultaron perjudiciales para los macrófitos sumergidos, sino que, estas concentraciones de P y N favorecieron a los macrófitos y a sus epifitos. Los resultados mostraron que la adición de nutrientes de P y N en un sistema oligo-mesotrófico aumenta los índices DIN:PRS y DIN:PT, pero cuando el sistema ya alcanza la situación de hipereutrofia, los índices bajan, y el N tiende a ser más limitante. Los valores críticos para la limitación de N o P de los índices DIN/PRS y DIN/PT existentes en la literatura no resultaron adecuados para los sistemas estudiados, por lo que concluimos que estos valores, no son aplicables a los lagos someros mediterráneos. Las correlaciones de los índices NH4 +/NOx , DIN/PRS y DIN/PT con las adiciones de nutrientes, mostraron, la preferencia del amonio sobre el nitrato como fuente de N para las algas. El índice CHL a/PT en los mesocosmos hipereutróficos disminuyó con el incremento de PT, por lo que el estudio de este índice puede tener interés como indicación de la relación entre materia orgánica viva y la detrítica. Hay una correspondencia clara entre P añadido y clorofila a obtenida, ya que cuanto mayor es el P añadido, mayor es la concentración de clorofila pero es una relación de rendimientos decrecientes, llegándose a la saturación cuando las adiciones son de 0,5 mg/l de P. El cociente ZOO/CHL a también resultó muy buen indicador del nivel trófico del lago, este cociente es menor cuanto mayor es el P añadido. La adición de nutrientes favoreció tanto el peso individual alcanzado por Gambusia holbrooki como la reproducción, pero estas variables vienen también condicionadas por la densidad de población de dicha especie de pez en los mesocosmos. Los peces a través de su respiración actúan como reguladores de los equilibrios de los carbonatos-bicarbonatos en el agua, influyendo en el pH, el CO2 y el Ca++ en solución. Esta regulación consistió fundamentalmente en amortiguar los efectos de la fertilización sobre estas variables en los mesocosmos correspondientes a los niveles altos de nutrientes, mientras que en los mesocosmos control y en los de nutrientes bajos, los peces produjeron efectos contrarios en estas variables a los producidos en los niveles de nutrientes altos. La biomasa de peces favoreció las concentraciones de PRS y NH4 + en solución. A mayor biomasa de peces, mayor respiración y mayor disminución del pH, menor precipitación de Ca3(PO4)2 y mayor concentración de ortofosfato en el agua de los mesocosmos correspondientes a los nutrientes altos, y también a mayor biomasa de peces, mayor excreción de compuestos disueltos de fósforo y de amonio. En el primer experimento, las adiciones de concentraciones elevadas de nutrientes favorecieron a las biomasas de fitoplancton y de zooplancton, de forma preferente a los copépodos (efecto bottom-up), pero los macrófitos resultaron gravemente perjudicados y con ellos, sus organismos asociados. Los peces (en su mayoría machos) no solo depredaron a los crustáceos, sino que una vez ya desaparecidas estas poblaciones, ingirieron también algas del fitoplancton y detritus. En el segundo experimento, con macrófitos presentes y con adiciones de menores concentraciones de nutrientes, resultó favorecido el plancton (fitoplancton y zooplancton) pero también los macrófitos y sus organismos asociados. La depredación de los peces sobre el zooplancton fue mayor que en el año anterior, con lo que el fitoplancton fue finalmente favorecido por la biomasa de peces y sí se produjo efecto top-down. Por otra parte, las densidades de peces añadidas, aunque participaron en las interacciones entre los distintos componentes de la red trófica, no resultaron determinantes en la calidad del agua o nivel trófico de los mesocosmos, por lo que se puede concluir que el efecto top-down fue poco importante. En lagos someros mediterráneos, el efecto de los nutrientes sobre el estado trófico del sistema es más grande que el efecto de los peces. La realización de dos ciclos diarios confirmó que la adición de nutrientes incrementa la amplitud de las fluctuaciones de oxígeno disuelto, pero cuando hay dominancia de macrófitos se homogenizan los valores de esta variable, tanto entre la superficie y el fondo como entre las horas del día. Los cambios diarios de pH van parejos a los cambios en los porcentajes de saturación del oxígeno, el pH es mínimo al amanecer, seguido de un aumento paulatino durante el día hasta el principio de la noche, en que empieza a disminuir en el caso de los controles y en los mesocosmos de nutrientes bajos y en el caso de los nutrientes altos, la disminución se inicia antes del atardecer. Se confirmótambién la existencia de una migración vertical hacia la superficie por la noche de los copépodos y cladóceros, pero no de los rotíferos. Tres meses después de dejar de añadir cargas externas de P y N, se observó que el efecto de la fertilización aún persistía en los mesocosmos que fueron fertilizados, por lo que se puede concluir que tres meses sin cargas de P y N son poco tiempo para recuperar las condiciones iniciales. Los mecanismos y factores que propician el mantenimiento en el estado turbio después de un tiempo sin adiciones podrían ser: (1) la continuación en la liberación de fósforo y amonio desde el sedimento; (2) el reciclaje de la biomasa generada con las anteriores adiciones de nutrientes da lugar a un mantenimiento de una concentración alta de nutrientes en el agua; (3) el mayor periodo de retención del agua en los mesocosmos, por ser sistemas cerrados; (4) la persistencia de las altas temperaturas y la escasez de precipitaciones que cada año se está extendiendo más en el tiempo de verano a otoño, con una consecuente tasa de evaporación en los sistemas, y (5) la ausencia de comunidades de macrófitos que favorezca el comienzo de una fase clara.
